专题13.3 原子核物理-2021年高考物理一轮复习考点扫描学案

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专题13.3 原子核物理
目录
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc4908" 专题13.3 原子核物理 PAGEREF _Tc4908 1
\l "_Tc3460" 【考点扫描】 PAGEREF _Tc3460 1
\l "_Tc9311" 一． 原子核物理发展简史 PAGEREF _Tc9311 2
\l "_Tc11353" 二． 核能及其计算 PAGEREF _Tc11353 3
\l "_Tc21564" 【典例分析】 PAGEREF _Tc21564 4
\l "_Tc27857" 【专题精练】 PAGEREF _Tc27857 7
【考点扫描】
一． 原子核物理发展简史
核能及其计算
【典例分析】
【例1】钍eq \\al(234, 90)Th具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤eq \\al(234, 91)Pa，同时伴随有γ射线产生，其方程为eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋X，钍的半衰期为24天。下列说法正确的是( )
A．X为质子
B．X是钍核中的一个中子转化成一个质子时产生的
C．γ射线是镤原子核放出的
D．1 g钍eq \\al(234, 90)Th经过120天后还剩0.312 5 g
【答案】BC
【解析】根据电荷数和质量数守恒知，钍核衰变过程中放出了一个电子，即X为电子，故A错误；发生β衰变时释放的电子是由核内一个中子转化成一个质子时产生的，故B正确；γ射线是镤原子核放出的，故C正确；钍的半衰期为24天，1 g钍eq \\al(234, 90)Th经过120天即经过5个半衰期后还剩0.031 25 g，故D错误。
eq \a\vs4\al()
对半衰期的理解
(1)半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，对个别或少量原子核，无半衰期可言。
(2)根据半衰期的概念，可总结出公式N余＝N原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up8(eq \f(t,τ))，m余＝
m原eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)))eq \s\up8(eq \f(t,τ))。式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数和质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
【例2】(2020·贵州凯里一中模拟)居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究而一起获得1903年的诺贝尔物理学奖，下列关于放射性的叙述，正确的是( )
A．自然界中只有原子序数大于83的元素才具有放射性
B．三种天然放射线中，电离能力和穿透能力最强的是α射线
C．α衰变eq \\al(238, 92)U→X＋eq \\al(4,2)He的产物X由90个质子和144个中子组成
D．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关
【答案】C
【解析】原子序数大于83的元素都具有放射性，小于83的个别元素也具有放射性，故A错误；α射线的穿透能力最弱，电离能力最强，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故B错误；根据电荷数和质量数守恒得，产物X为eq \\al(234, 90)X，则质子为90个，中子数为234－90＝144个，故C正确；放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件无关，故D错误。
【规律总结】三种射线的成分和性质
【例3】(2020·广东省汕头市第二次模拟)如图，静止的eq \\al(238, 92)U核发生α衰变后生成反冲Th核，两个产物都在垂直于它们速度方向的匀强磁场中做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A.衰变方程可表示为eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
B.Th核和α粒子的圆周轨道半径之比为1∶45
C.Th核和α粒子的动能之比为1∶45
D.Th核和α粒子在匀强磁场中旋转的方向相反
【答案】 AB
【解析】 已知α粒子为eq \\al(4,2)He，则由电荷数守恒及质量数守恒可知，衰变方程为：eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He，故A正确；Th核和α粒子都带正电荷，则在题图匀强磁场中都是逆时针旋转，故D错误；由动量守恒可得衰变后eq \f(vTh,vα)＝eq \f(mα,mTh)＝eq \f(4,234)，则Th核和α粒子的动能之比eq \f(\f(1,2)mThv\\al( 2,Th),\f(1,2)mαv\\al( 2,α))＝eq \f(234,4)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(4,234)))2＝eq \f(4,234)＝eq \f(2,117)，故C错误；粒子在匀强磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，所以有Bvq＝eq \f(mv2,R)，则R＝eq \f(mv,Bq)，所以Th核和α粒子的圆周轨道半径之比eq \f(RTh,Rα)＝eq \f(mThvTh,BqTh)∶eq \f(mαvα,Bqα)＝eq \f(234,4)×eq \f(4,234)×eq \f(2,90)＝eq \f(1,45)，故B正确.
eq \a\vs4\al()
(1)α衰变、β衰变的比较
γ射线：γ射线经常伴随着α衰变或β衰变同时产生.其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(原子核处于激发态)而辐射出光子.
【例4】(2020·广西桂林市、贺州市期末联考)下列关于核反应的说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He是铀核的裂变
B.eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是核聚变反应
C.核反应eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋X中的X是质子
D.卢瑟福发现中子的核反应方程是：eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,0)n
【答案】 B
【解析】 eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He是衰变方程，选项A错误；eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n是核聚变反应，选项B正确；核反应eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋X中的X质量数为1，电荷数为零，则X是中子，选项C错误；卢瑟福发现质子的核反应方程是：eq \\al(4,2)He＋eq \\al(14, 7)N→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H，选项D错误.
【规律总结】核反应的四种类型
【例5】(2020·武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍232不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用， 铀233的一种典型裂变方程是eq \\al(233, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(142, 56)Ba ＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n。已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则( )
A．铀233 比钍232少一个中子
B．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大
C．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大
D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E3
【答案】AB
【解析】设钍的电荷数为a，则钍232俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233，则a＝92－2＝90，则钍中含有中子数为232－90＝142；铀233含有中子数为233－92＝141；则铀233 比钍232少一个中子，选项A正确；铀233、钡142、氪89三个核中氪89质量数最小，结合能最小，因核子数较小，则比结合能却最大，选项B正确，C错误；铀233的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项D错误；故选A、B。
【规律总结】1.核能释放的两种途径的理解
(1)使较重的核分裂成中等大小的核。
(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量。
2．核能的计算方法
eq \x(\a\al(书写核反应,方程))→eq \x(\a\al(计算质量,亏损Δm))→eq \x(\a\al(利用ΔE＝Δmc2,计算释放的核能))
(1)根据ΔE＝Δmc2计算。计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算。因1原子质量单位“u”相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
【专题精练】
1．下列说法正确的是( )
A.在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应
B.铀元素的半衰期为T，当温度发生变化时，铀元素的半衰期也发生变化
C.轻核聚变的过程质量增大，重核裂变的过程有质量亏损
D.比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时一定吸收能量
【答案】 A
【解析】 在铀核的裂变中，当铀块的体积小于“临界体积”时，不能发生链式反应，故A正确；半衰期与温度无关，由原子核内部因素决定，故B错误；重核裂变和轻核聚变都有质量亏损，向外辐射能量，故C错误；比结合能小的原子核结合成(或分裂成)比结合能大的原子核时有质量亏损，释放能量，故D错误.
2.(2020·山西省晋城市第一次模拟)关于原子核，下列说法正确的是( )
A.原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子
B.铀235裂变方程为eq \\al(235, 92)U→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋2eq \\al(1,0)n
C.比结合能越大，原子核越稳定
D.把放射性元素掺杂到其他稳定元素中，放射性元素的衰变会变慢
【答案】 C
【解析】 原子核的β衰变过程是中子转变为质子而释放出电子的过程，核外电子没有参与该反应，选项A错误；铀235必须吸收慢中子后才能发生裂变，选项B错误；原子核的比结合能越大，原子核越难分离，原子核越稳定，选项C正确；放射性元素衰变的快慢与其物理、化学状态无关，选项D错误.
3.在匀强磁场中，有一个原来静止的 14 6C原子核，它放出的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的直径之比为7∶1，那么碳14的衰变方程为( )
A． 614C→＋10e＋ 514B B． 614C→24He＋ 410Be
C． 614C→12H＋ 512B D． 614C→－10e＋ 714N
【答案】：D
【解析】：由动量守恒定律可知，放出的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反，由在磁场中两圆径迹内切可知，反冲核带正电，放出的粒子带负电，由两圆直径之比为7∶1和R＝eq \f(mv,qB)可知，反冲核的电荷量是粒子的7倍，故选项D正确．
4.某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及了人们的生命安全．已知该核电站采用的是重水反应堆，用 92238U(铀)吸收中子后生成 94239Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是( )
A．排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物
B．若 92238U吸收中子后变成 92239U， 92239U很不稳定，则经过2次β衰变后变成 94239Pu
C．核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场
D．碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失
【答案】：B
【解析】：裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钚239的小，因此钚不是铀核裂变的生成物，选项A错误；发生β衰变时质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知 92239U发生2次β衰变后变成 94239Pu，选项B正确；核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，选项C错误；碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩一半，16天后会剩四分之一，选项D错误．
5.(2020·安徽省马鞍山市二质监)下列说法中正确的是( )
A.结合能越大的原子不一定越稳定
B.处于n＝3能级的一个氢原子向低能级跃迁，可放出3种频率的光
C.不同金属发生光电效应的入射光的最低频率是相同的
D.碘(eq \\al(131, 53)I)经过一次α衰变后变成氙(eq \\al(131, 54)Xe)
【答案】 A
【解析】 比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故结合能越大的原子不一定越稳定，故A正确；一个处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可放出2种频率不同的光，故B错误；每种金属都有自己的极限频率，故C错误；根据质量数和电荷数守恒，可知碘(eq \\al(131, 53)I)经过一次β衰变后变成氙(eq \\al(131, 54)Xe)，故D错误.
6.(2020·陕西省咸阳市第一次模拟)首次用实验验证“爱因斯坦质能方程”的核反应方程是eq \\al(7,3)Li＋eq \\al(1,1)H→keq \\al(4,2)He，已知mLi＝7.016 0 u，mH＝1.007 8 u，mHe＝4.002 6 u，则该核反应方程中的k值和质量亏损分别是( )
A.1和4.021 2 u B.1和2.005 6 u
C.2和0.018 6 u D.2和1.997 0 u
【答案】 C
【解析】 根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得：
7＋1＝4k,3＋1＝2k，可得k＝2
m前＝mLi＋mH＝7.016 0 u＋1.007 8 u＝8.023 8 u，
反应后的总质量m后＝2mHe＝2×4.002 6 u＝8.005 2 u，
反应前后质量亏损为Δm＝m前－m后＝8.023 8 u－8.005 2 u＝0.018 6 u，故A、B、D错误，C正确
7.(2020·河北省承德市联校期末)一个氘核(eq \\al(2,1)H)与氚核(eq \\al(3,1)H)反应生成一个新核同时放出一个中子，并释放能量.下列说法正确的是( )
A.该核反应为裂变反应
B.该新核的中子数为2
C.氘核(eq \\al(2,1)H)与氚核(eq \\al(3,1)H)是两种不同元素的原子核
D.若该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c，则反应过程中的质量亏损为eq \f(ΔE,c2)
【答案】 BD
【解析】 一个氘核(eq \\al(2,1)H)与氚核(eq \\al(3,1)H)反应生成一个新核同时放出一个中子，根据电荷数守恒、质量数守恒知，新核的电荷数为2，质量数为4，则新核的中子数为2，属于轻核的聚变，故A错误，B正确；氘核(eq \\al(2,1)H)与氚核(eq \\al(3,1)H)都只有一个质子，属于同一种元素的两种同位素，故C错误；若该核反应释放的核能为ΔE，真空中光速为c，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2可知，反应过程中的质量亏损为eq \f(ΔE,c2)，故D正确.
8.(2020·天津市南开中学月考)由于放射性元素eq \\al(237, 93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现.已知eq \\al(237, 93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq \\al(209, 83)Bi，下列论断中正确的是( )
A.衰变过程中原子核的质量和电荷量守恒
B.eq \\al(209, 83)Bi的原子核比eq \\al(237, 93)Np的原子核少18个中子
C.衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变
D.经过两个半衰期后，含有eq \\al(237, 93)Np的矿石的质量将变为原来的四分之一
【答案】 BC
【解析】 衰变过程中原子核的质量数和电荷数守恒，质量会有亏损，故A错误；eq \\al(209, 83)Bi的中子数为209－83＝126，eq \\al(237, 93)Np的中子数为237－93＝144，故eq \\al(209, 83)Bi的中子数比eq \\al(237, 93)Np的中子数少144－126＝18，故B正确；eq \\al(237, 93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq \\al(209, 83)Bi，设α衰变次数为m，β衰变次数为n，则4m＝237－209,2m－n＝93－83，解得m＝7，n＝4，故C正确；经过两个半衰期后，矿石中eq \\al(237, 93)Np的质量将变为原来的eq \f(1,4)，故D错误.
9.全国政协委员、中国航天科技集团十一院研究员周伟江在2018年3月10日透露，中国已经完成火星探测器的气动设计工作，目前正在试验验证，计划于2020年发射火星探测器。因为火星大部分地区表面温度的昼夜差超过100 ℃，一般化学电池无法工作，因此探测器的工作电源是放射性同位素电池，即核电池。核电池将同位素在衰变过程中不断放出的核能转变为电能，核电池已成功用作航天器的电源。据此猜测航天器的核电池有可能采用的核反应方程是( )
A．eq \\al(3,1)H＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
B．eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(141, 56)Ba＋eq \\al(92,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
C．eq \\al(238, 94)Pu→eq \\al(234, 92)U＋eq \\al(4,2)He
D．eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n
【答案】C
【解析】eq \\al(3,1)H＋eq \\al(2,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n为核聚变，eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(141, 56)Ba＋eq \\al(92,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n为核裂变；eq \\al(238, 94)Pu→eq \\al(234, 92)U＋eq \\al(4,2)He为α衰变；eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n为原子核的人工转变。故应选C。
10.(多选)(2017·江苏高考)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( )
A．eq \\al(4,2)He核的结合能约为14 MeV
B．eq \\al(4,2)He核比eq \\al(6,3)Li核更稳定
C．两个eq \\al(2,1)H核结合成eq \\al(4,2)He核时释放能量
D．eq \\al(235, 92)U核中核子的平均结合能比eq \\al(89,36)Kr核中的大
【答案】BC
【解析】A错：eq \\al(4,2)He核有4个核子，由比结合能图线可知，eq \\al(4,2)He核的结合能约为28 MeV。
B对：比结合能越大，原子核越稳定。
C对：两个eq \\al(2,1)H核结合成eq \\al(4,2)He核时，核子的比结合能变大，结合时要放出能量。
D错：由比结合能图线知，eq \\al(235, 92)U核中核子平均结合能比eq \\al(89,36)Kr核中的小。
11.(多选)太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是4个氢核(11H)结合成1个氦核同时放出2个正电子．下表中列出了部分粒子的质量(取1 u＝eq \f(1,6)×10－26 kg)．
以下说法正确的是( )
A．核反应方程为411H→24He＋210e
B．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 kg
C．4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为4.43×10－29 kg
D．聚变反应过程中释放的能量约为4.0×10－12 J
【答案】：ACD
【解析】：由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得411H→24He＋210e，故选项A正确；反应中的质量亏损为Δm＝4mp－mα－2me＝(4×1.007 3－4.001 5－2×0.000 55) u＝0.026 6 u＝4.43×10－29 kg，故选项C正确，B错误；由质能方程得ΔE＝Δmc2＝4.43×10－29×(3×108)2 J≈4×10－12 J，故选项D正确．
12．现有两动能均为E0＝0.35 MeV的12H在一条直线上相向运动，两个12H发生对撞后能发生核反应，得到23He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为23He和新粒子的动能．已知12H的质量为2.014 1 u,23He的质量为3.016 0 u，新粒子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)．则下列说法正确的是( )
A．核反应方程为12H＋12H→23He＋11H
B．核反应前后不满足能量守恒定律
C．新粒子的动能约为3 MeV
D．23He的动能约为4 MeV
【答案】：C
【解析】：由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知12H＋12H→23He＋01n，则新粒子为中子01n，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知ΔE＝(2.014 1×2－3.016 0－1.008 7)×931 MeV≈3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有EkHe＋Ekn＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有pHe－pn＝0，由Ek＝eq \f(p2,2m)，可知eq \f(EkHe,Ekn)＝eq \f(mn,mHe)，解得EkHe＝eq \f(mn,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)≈1 MeV，Ekn＝eq \f(mHe,mn＋mHe)(2E0＋ΔE)≈3 MeV，所以C正确，D错误．
13.(2020·沈阳检测)静止在匀强电场中的碳14原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直，且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b表示长度)。那么碳14的核反应方程可能是( )
A.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(10, 4)Be B.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(0,1)e＋eq \\al(14, 5)B
C.eq \\al(14, 6)C→eq \\al( 0,－1)e＋eq \\al(14, 7)N D.eq \\al(14, 6)C→eq \\al(2,1)H＋eq \\al(12, 5)B
【答案】A
【解析】设时间为t，则eq \f(\f(1,2)a1t2,v1t)＝2 ①，eq \f(\f(1,2)a2t2,v2t)＝4 ②，而加速度a＝eq \f(qE,m)，则eq \f(①,②)得eq \f(q1,m1v1)∶eq \f(q2,m2v2)＝1∶2，又因为动量守恒m1v1＝m2v2，故q1∶q2＝1∶2，故只有A正确。
14.(2020·广东省广州市4月模拟)有一钚的同位素eq \\al(239, 94)Pu核静止在匀强磁场中，该核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后，变成铀(U)的一个同位素原子核.铀核与x粒子在该磁场中的旋转半径之比为1∶46，则( )
A.放出的x粒子是eq \\al(4,2)He
B.放出的x粒子是eq \\al( 0,－1)e
C.该核反应是核裂变反应
D.x粒子与铀核在磁场中的旋转周期相等
【答案】 A
【解析】 静止的钚核沿与磁场垂直的方向放出x粒子后动量守恒，根据动量守恒定律可知，生成的铀核和x粒子的动量大小相等，铀核的质子数为92，根据r＝eq \f(mv,qB)，则可知x粒子的质子数为2，故为α粒子(eq \\al(4,2)He)，选项A正确，B错误；该反应为衰变反应，选项C错误；根据T＝eq \f(2πm,qB)，由于铀核和α粒子的比荷不相等，故周期不相等，选项D错误.
15.(2020·四川省雅安市第三次诊断)铀原子核既可发生衰变，也可发生裂变.其衰变方程为eq \\al(238, 92)U→
eq \\al(234, 90)Th＋X，裂变方程为eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→Y＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n，其中eq \\al(235, 92)U、eq \\al(1,0)n、Y、eq \\al(89,36)Kr的质量分别为m1、m2、m3、m4，光在真空中的传播速度为c.下列叙述正确的是( )
A.eq \\al(238, 92)U发生的是β衰变
B.Y原子核中含有56个中子
C.若提高温度，eq \\al(238, 92)U的半衰期将会变小
D.eq \\al(235, 92)U裂变时释放的能量为(m1－2m2－m3－m4)c2
【答案】 D
【解析】 根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒，知X为氦原子核，eq \\al(238, 92)U发生的是α衰变，故A错误；Y的质量数：A＝235＋1－89－3＝144，电荷数：Z＝92－36＝56，由原子核的组成特点可知，Y原子核中含有56个质子，中子数为：144－56＝88个，故B错误；半衰期与温度、压强等外界因素无关，故C错误； 由于核裂变的过程中释放能量，根据爱因斯坦质能方程得：ΔE＝Δmc2＝(m1－2m2－m3－m4)c2，故D正确.
名称
构成
符号
电荷量
质量
电离作用
穿透能力
α射线
氦核
eq \\al(4,2)He
＋2e
4 u
最强
最弱
β射线
电子
eq \\al( 0,－1)e
－e
eq \f(1,1 836) u
较强
较强
γ射线
光子
γ
0
0
最弱
最强
衰变类型
α衰变
β衰变
衰变过程
eq \\al(A,Z)X→eq \\al(A－4,Z－2)Y＋eq \\al(4,2)He
eq \\al(A,Z)X→eq \\al( A,Z＋1)Y＋eq \\al( 0,－1)e
衰变实质
2个质子和2个中子结合成一个整体射出
1个中子转化为1个质子和1个电子
2eq \\al(1,1)H＋2eq \\al(1,0)n→eq \\al(4,2)He
eq \\al(1,0)n→eq \\al(1,1)H＋eq \\al( 0,－1)e
匀强磁场中轨迹形状
衰变规律
电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
eq \\al(238, 92)U→eq \\al(234, 90)Th＋eq \\al(4,2)He
β衰变
自发
eq \\al(234, 90)Th→eq \\al(234, 91)Pa＋eq \\al( 0,－1)e
人工
转变
人工控制
eq \\al(14, 7)N＋eq \\al(4,2)He→eq \\al(17, 8)O＋eq \\al(1,1)H(卢瑟福发现质子)
eq \\al(4,2)He＋eq \\al(9,4)Be→eq \\al(12, 6)C＋eq \\al(1,0)n(查德威克发现中子)
eq \\al(27,13)Al＋eq \\al(4,2)He
→eq \\al(30,15)P＋eq \\al(1,0)n
约里奥－居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子
eq \\al(30,15)P→eq \\al(30,14)Si＋eq \\al( 0,＋1)e
重核
裂变
容易
控制
eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(144, 56)Ba＋eq \\al(89,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n→eq \\al(136, 54)Xe＋eq \\al(90,38)Sr＋10eq \\al(1,0)n
轻核
聚变
很难控制
eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
粒子名称
质子(p)
α粒子
正电子(e)
中子(n)
质量/u
1.007 3
4.001 5
0.000 55
1.008 7